Поместив рисунок из метаматериала на поверхность объекта, исследователи из Университета Миннесоты смогли использовать звук, чтобы направлять объект в определенном направлении, не прикасаясь к нему физически. Этот бесконтактный метод манипулирования имеет потенциальные применения в таких отраслях, как робототехника и производство.
Результаты были опубликованы в рецензируемом журнале Nature Communications.
Хотя ранее было продемонстрировано, что световые и звуковые волны могут манипулировать объектами, объекты всегда были меньше длины волны звука или света, или порядка миллиметров до нанометров соответственно. Команда Университета Миннесоты разработала метод, который может перемещать более крупные объекты, используя принципы физики метаматериалов.
Метаматериалы — это материалы, искусственно сконструированные для взаимодействия с волнами, такими как свет и звук. Поместив рисунок из метаматериала на поверхность объекта, исследователи смогли использовать звук, чтобы направлять его в определенном направлении, не прикасаясь к нему физически.
“Мы уже давно знаем, что волны, свет и звук могут манипулировать объектами. Что отличает наше исследование, так это то, что мы можем манипулировать и захватывать гораздо большие объекты, если сделаем их поверхность поверхностью из метаматериала или ”метаповерхностью», — сказал Огнен Илич, старший автор исследования и доцент кафедры машиностроения Университета Миннесоты имени Бенджамина Мэйхью.
Используя эту технику, исследователи могут не только перемещать объект вперед, но и тянуть его к источнику — не слишком отличается от технологии притягивающего луча в научно-фантастических историях, таких как «Звездный путь». Их метод может оказаться полезным для перемещения объектов в таких областях, как производство или робототехника.
Хотя это исследование является скорее демонстрацией концепции, исследователи стремятся в будущем протестировать более высокие частоты волн и различные материалы и размеры объектов.
«Когда мы размещаем эти крошечные узоры на поверхности объектов, мы можем в принципе отражать звук в любом направлении, в каком захотим. И при этом мы можем контролировать акустическую силу, которая воздействует на объект”, — комментируют исследователи.
Во многих областях науки и техники, особенно в робототехнике, существует необходимость перемещать предметы, передавать сигнал в какое-то контролируемое движение. Часто это делается с помощью физических привязей или необходимости носить с собой какой-либо источник энергии, чтобы иметь возможность выполнять задачу. Исследование показало, что без физического контакта можно перемещать объекты, и что движением можно управлять, просто программируя то, что находится на поверхности этого объекта. Это дает новый механизм для бесконтактного приведения в действие предметов.